汽輪機(jī)葉片—輪盤耦合振動(dòng)分析.pdf

1、汽輪機(jī)是火電站的核心動(dòng)力裝置，準(zhǔn)確地分析其關(guān)鍵部件—葉片、輪盤系統(tǒng)的振動(dòng)特性對(duì)汽輪機(jī)的研究、設(shè)計(jì)和運(yùn)行十分重要。本文采用三維有限元技術(shù)、波傳播理論、接觸分析、預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析等數(shù)值分析方法，對(duì)汽輪機(jī)葉片—輪盤系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行了深入而較全面的分析研究。 針對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用適應(yīng)較強(qiáng)的三維八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元模擬葉片，建立葉片運(yùn)動(dòng)微分方程；葉片—輪盤系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，受到離心力作用，使葉片發(fā)生大變形，故在方程中考慮了幾何大變形的問題；

2、為研究葉根輪緣之間的接觸狀態(tài)，建立了考慮葉根—輪緣接觸的有限元方程，利用拉格朗日增廣算法來求解該方程，確定葉根輪緣之間的接觸面狀態(tài)。 在葉片—輪盤耦合系統(tǒng)振動(dòng)研究方面，建立了帶圍帶的葉片振動(dòng)計(jì)算模型和帶圍帶的葉片—輪盤耦合系統(tǒng)振動(dòng)計(jì)算模型，考慮旋轉(zhuǎn)離心力作用，采用波傳播技術(shù)，對(duì)兩種模型分別進(jìn)行了整圈模態(tài)分析，得到了某汽輪機(jī)葉片模型和葉片—輪盤耦合模型在0轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速(3000rpm)下的振動(dòng)模態(tài)，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析比較，討論

3、了整圈葉片振動(dòng)模態(tài)與葉片—輪盤耦合振動(dòng)模態(tài)的區(qū)別。 汽輪機(jī)葉根制造尺寸誤差或運(yùn)行磨損造成的尺寸改變會(huì)導(dǎo)致葉根與輪盤接觸狀態(tài)變化，進(jìn)而引起葉片固有頻率發(fā)生漂移，并有可能接近共振頻率而導(dǎo)致葉片事故?？紤]葉片變形的幾何非線性和葉根接觸非線性，研究了樅樹型葉根尺寸誤差對(duì)葉片固有頻率的影響。分析結(jié)果表明葉根誤差發(fā)生的位置對(duì)葉片彎曲振型的固有頻率影響較大，對(duì)扭轉(zhuǎn)振型影響較??；誤差的大小對(duì)葉片各階固有頻率影響均較小，但對(duì)葉根應(yīng)力分布有影響；比

4、較發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算固有頻率時(shí)，將葉片在葉根處簡(jiǎn)單地處理成固支位移邊界是不合理的。 葉片—輪盤的周期對(duì)稱性經(jīng)常由于制造、材料以及非均勻磨損和其他因素被破壞，引起系統(tǒng)出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象。建立了某汽輪機(jī)葉片—輪盤的有限元模型，研究了離心力對(duì)失調(diào)葉片—輪盤系統(tǒng)振動(dòng)的影響；利用概率分析方法，研究了所有葉片彈性模量在5％誤差范圍內(nèi)隨機(jī)失調(diào)葉片—輪盤振動(dòng)情況。結(jié)果表明，離心力對(duì)失調(diào)葉片輪盤系統(tǒng)局部化振動(dòng)有減弱作用；所有葉片彈性模量在5％誤差范圍的隨機(jī)失